在社区合作伙伴的生活经验指导下，西北大学的科学家们模拟了零排放车辆（ZEV）的采用对未来芝加哥地区空气质量的影响。该研究结果于今日（3月18日）发表在《地球科学前沿》杂志上。
受到加州先进清洁卡车（ACT）政策的启发，伊利诺伊州“公平过渡到零排放”（NET-Z）组织成员与西北大学的研究人员合作，探讨了类似策略在库克县及其周边地区可能产生的效果。
为了更真实地模拟大芝加哥地区的当前污染水平，研究人员改进了环境保护署（EPA）的空气质量模型，以更好地反映卫星观测和当地社区团体的实际体验。然后，研究人员将当前空气质量模型与ACT政策下的未来条件进行了比较。
研究发现，通过在伊利诺伊州实施ACT政策，芝加哥地区可以减少足够的二氧化氮（NO2）污染，从而避免每年500例过早死亡和600例新的儿童哮喘病例。这项政策带来的最大健康改善将发生在目前污染水平最高的社区，这些社区通常居住着更多有色人种居民。因此，减少空气污染不仅会减少健康问题，还有助于解决现有的种族差异。
“作为一名患有哮喘的母亲，我对这些结果感到震惊，”领导该研究的西北大学的维多利亚·朗说。“每年避免600例新的儿童哮喘病例，相当于拯救了25个教室的学生免于慢性肺病。孩子们不应该因为他们的居住地或学校的位置而遭受终身疾病。”
朗是西北大学温伯格艺术与科学学院地球、环境与行星科学系的博士生，由该研究的资深作者丹尼尔·霍顿指导。呼吸健康协会、仓库工人正义组织、小村庄环境正义组织和其他NET-Z联盟成员的见解帮助形成了这项研究。
ACT对抗空气污染
接触交通相关污染物与许多严重的健康后果有关，包括哮喘、肺气肿、慢性支气管炎以及最终的过早死亡。为了解决这些问题，加利福尼亚州于2020年6月采纳了ACT政策。此后，其他几个州也相继效仿。该干预政策旨在到2050年逐步将大约50%的中型和重型车辆（如卡车和公共汽车）替换为零排放车辆。
“ACT的目标是在2050年前达到约50%的零排放车队，因为运输公司需要考虑经济效益。他们无法在一夜之间成本有效地更换柴油车队。但随着车辆老化和公司需要更新车队，ACT政策激励逐步采用零排放车辆。”——丹尼尔·霍顿，研究的资深作者
想知道类似的政策是否有助于遏制芝加哥地区的污染相关健康风险，NET-Z伊利诺伊州的成员找到了霍顿在西北大学的实验室。霍顿的小组之前模拟了芝加哥地区30%的当前重型车辆转向电动版本的情景，并研究了不同社区之间的污染差异。在审查这些研究后，社区成员注意到了数据中的一些关键空白。
“社区要求我们模拟ACT政策的效果，以便他们可以在伊利诺伊州倡导这一政策，”领导西北大学气候变化研究小组的霍顿说。“但他们也怀疑我们在某些城市区域的排放数据有误。所以我们首先得弄清楚这个问题。”
社区团体填补空白
在霍顿的空气质量模型中，他的团队从EPA获取数据，EPA提供了重要的全国范围的排放估计。然而，由于这些估计是为广泛适用性设计的，它们可能无法捕捉到局部排放模式的变化。
“为了确定全国范围内的排放量，EPA选择了一些代表性的县，这些县可能包括也可能不包括芝加哥，”霍顿解释道。“他们根据交通量、道路类型和人口密度等因素分配典型的排放水平。这很有用，但不是专门为芝加哥定制的。”
“默认的EPA模型还使用了较粗的分辨率，”朗补充道。“我们的模型以一公里的分辨率运行，能够捕捉到邻里规模的本地影响。然而，在较粗分辨率下使用的某些假设可能不太适用于高分辨率应用。”
住在芝加哥西区的社区合作伙伴注意到早期模型中的排放量似乎偏低。为了探索这种直觉，公民科学家在I-55走廊沿线的交叉路口部署了35台卡车计数摄像头。摄像头显示，位于芝加哥西南部I-55沿线的社区每天经常经历数千辆卡车通行。除了公路，重型卡车还经常在车道、接送线和装卸货物时长时间怠速。这些怠速时段在数据中被低估了。
“我们试图使我们的模型与这些实际经历相一致，”朗说。“我们发现EPA通过将重型车辆的短时怠速分布在整个城市来模拟这种情况。我们知道这不是这些车辆实际操作的地方，主要是在仓库和配送中心附近，例如芝加哥西区。我们修改了短时怠速的空间分布，以更好地反映实际情况。”
零排放车辆采用的健康和经济益处
在用这些新信息增强模型后，研究人员运行了一个基准模拟，创建了库克县及其周边县（杜佩奇、凯恩、肯德尔、莱克、麦克亨利和威尔）当前空气污染的全高分辨率快照。根据这个基准模拟，中型和重型车辆的尾气排放约占二氧化氮污染的22%，这与每年1,330例过早死亡和1,580例新的儿童哮喘病例有关。
为了模拟采用ACT法规后的污染情况，研究团队移除了近50%的中型和重型车辆的尾气排放。然后，研究人员将当前污染与2050年在ACT政策下的预计污染水平进行了比较。如果伊利诺伊州采纳了这一政策，那么到2050年，整个地区的二氧化氮水平将下降8.4%。这将导致每年约减少500例过早死亡和约600例新的儿童哮喘病例。
除了健康益处外，伊利诺伊州采纳ACT法规还将对经济产生重大好处，并有助于解决长期存在的系统性污染暴露差异。研究作者估计，伊利诺伊州每年可节省7.31亿美元的医疗费用和气候损害。有色人种社区——他们通常居住在主要道路和仓库附近，卡车流量最密集——受到当前污染水平的不成比例影响。因此，这些社区将经历最大的改善。
随着伊利诺伊州污染控制委员会考虑采纳ACT政策的提案，这项新研究强调了采纳零排放车辆以改善伊利诺伊州居民公共健康的切实重要性。西北大学普利兹克法学院教授罗伯特·韦因斯托克担任社区团体的主要法律顾问，敦促委员会采纳该措施，而霍顿提供了关于车辆电气化在伊利诺伊州的预期公共卫生效益的专家证词。这项工作展示了社区-学术合作研究在现实世界中的独特强大影响。
“最终，各个州需要自己采纳ACT标准，”霍顿说。“这是一个机会，让伊利诺伊州领先——通过采纳一项既有利于伊利诺伊州居民健康又有利于全球气候的政策。”
这项名为“评估伊利诺伊州先进清洁卡车政策的空气质量、公共健康和公平影响”的研究得到了美国国家科学基金会和环境保护基金的支持。
来源：
西北大学
期刊参考：
Lang, V.A., et al. (2025) Assessing the air quality, public health, and equity implications of an Advanced Clean Trucks policy for Illinois. Frontiers of Earth Science. doi.org/10.1007/s11707-024-1144-8.
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